Reproduction de : Thèse de doctorat : Acoustique : Le Mans : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre.

Le confort acoustique des passagers à l’intérieur d’un véhicule est fonction des équipements embarqués notamment le Système de Ventilation d’Air (SVA). Un SVA est un système complexe et compact, composé de plusieurs éléments. L’interaction de l’écoulement d’air avec ces éléments est un facteur influant sur les phénomènes acoustiques générés. Le projet CEVAS (Conception d’Eléments de Ventilation d’Air Silencieux), piloté par l’équipementier Valeo, a pour ambition de développer un outil numérique d’aide à la conception des SVA. Dans le cadre de projet, un banc d’essai a été développé à l’UTC en coopération avec Valeo afin de caractériser par mesures acoustique et aéraulique les composants d’un SVA dans les mêmes conditions de fonctionnement que sur véhicule. L’instrumentation acoustique de ce banc permet la caractérisation multimodale des propriétés acoustiques passives et actives de l’élément testé. Dans un premier lieu, la composante passive, représentée par la matrice de diffusion, est mesurée par la méthode multi-sources. Par la suite, la composante active, représentative de l’interaction écoulement objet, est déduite des pressions modales rayonnées en amont et en aval. Les démarches de mesure et de post-traitement sont appliquées pour des éléments académiques et des composants industriels : diaphragme, association de deux diaphragmes, volets et associations volet et mur. / Passenger’s thermal comfort inside car cabin is mainly provided by the heating ventilation and air conditioning system (HVAC). The main part of HVAC modules is placed under the dash board. An HVAC module is a compact system composed of various elements which are subject to airflow. The interaction between airflow and these in-duct elements generates noise inside car cabin. Furthermore, the blower used to blow air inside the cabin must overcome the pressure generated by HVAC elements. Noise is created and its level is linked to flow and pressure. HVAC noise is an important issue for car makers and automotive suppliers wishing to reach passenger’s satisfaction. Furthermore, thermal-engine cars are more and more silent. Also hybrid and electric car sells are expanding around the world. HVAC noise became a main issue for automotive actors. Under CEVAS project, Valeo is aiming to develop a prediction tool to design HVAC systems providing sound quality data. Within CEVAS project the UTC is in charge of performing measurements on academic elements and industrial HVAC components : diaphragm, flaps,…

Pour les structures en bois comme pour les autres techniques de construction, les planchers jouent un rôle important dans le comportement global d’un bâtiment soumis à une sollicitation sismique. En plus de la reprise des efforts verticaux, ces planchers assurent le transfert des efforts horizontaux vers les murs de contreventement (fonction diaphragme). Pour cette fonction, le plancher peut être assimilé à une poutre courte disposée horizontalement et supportée par plusieurs appuis semi-rigides (murs de contreventement). En conséquence, la distribution des efforts sur les murs de contreventement est directement liée au rapport entre leurs raideurs et celle du plancher dans son plan.Les planchers en bois traditionnels sont généralement composés par une poutraison (des solives, des entretoises et des poutres de chaînage) et une surface plane composée d’une juxtaposition de panneaux. La connexion panneaux-poutraison est généralement réalisée par des clous. Le dimensionnement de ces planchers est souvent piloté par les charges verticales et les caractéristiques mécaniques dans le plan sont rarement contrôlées.Le comportement mécanique des planchers diaphragmes en bois est peu étudié dans la littérature. La présente thèse aborde ce comportement en s’appuyant sur trois approches : analytique, numérique (M.E.F.) et expérimentale. L’approche analytique s’inspire de celle utilisée par les codes de calcul sismique nord-américains. La modélisation numérique prend en compte la configuration géométrique réelle des diaphragmes ainsi que les effets non-linéaires matériels et géométriques. Deux types de modèles numériques sont proposés : « détaillé » et « simplifié ». Le modèle détaillé, utilisant des éléments de poutres et de coques, permet d’étudier la distribution des contraintes internes au sein du plancher. Le modèle simplifié, moins coûteux, s’appuie sur des éléments poutres et barres. Il permet de réaliser des analyses de sensibilité et il peut être utilisé dans des analyses de structures avec géométries complexes.Une campagne expérimentale est conduite sur des planchers en bois. Deux planchers (2,4x7,2m2), avec et sans entretoises, sont testés en flexion dans leur plan. Une instrumentation riche composée de capteurs de déplacement, d’inclinomètres et d’un système de mesure sans contact, sont utilisés pour suivre le comportement de ces planchers aux niveaux global et local. Les observations expérimentales montrent un comportement fortement non-linéaire avec une influence importante des entretoises sur la raideur et la résistance. La rupture des panneaux est due à la flexion à mi portée ou à la compression près des angles en contact. La comparaison avec les résultats expérimentaux a permis de valider les modèles numériques développés. Ces modèles révèlent une forte participation de la connexion panneaux-poutraison aux comportements mécaniques des planchers aux niveaux global et local.Le modèle numérique simplifié est utilisé pour mener une étude de sensibilité des planchers avec trémies. Ainsi, treize configurations de planchers sont analysées en vue d’identifier les positionnements les plus défavorables des trémies. Par ailleurs, l’application du modèle analytique montre qu’il représente correctement la phase linéaire du comportement des planchers qui est un paramètre utilisable dans les analyses à l’état limite de service. Les résultats numériques et expérimentaux obtenus constituent une bonne base pour étendre le domaine d’application du modèle analytique. / In timber structures as other, floors play an important role in the overall behaviour of a building subjected to seismic loading. In addition to the vertical forces, these floors transfer horizontal forces to the shear walls (diaphragm function). For this function, the floor can be considered as a short beam placed horizontally and supported by semi-rigid supports (shear walls). Therefore, the force distribution on the shear walls is directly related to the in-plane stiffness ratio between floors and shear walls.Traditional wooden floors are usually composed by joists framing (joist, struts, chords beams) and a surface made by juxtaposed panels. The panel-joist framing connection is usually made by nails. Size of the floors elements is often driven by the vertical loads, thus mechanical properties in the plane are rarely checked.The in-plane behaviour of timber floor is poorly studied in the literature. This thesis studies this behaviour using three approaches: analytical, numerical (FEM) and experimental. The analytical approach is based on that used in North American codes of seismic design. Numerical models take into account the actual geometry of the timber diaphragms and nonlinear effects (material and geometric). Two types of numerical models are proposed: "detailed" and "simplified". The detailed model, based on beams and shell elements, allows studying the distribution of internal stresses in the floor. The simplified model uses beams and bar elements. It allows carrying out sensitivity analysis and can be used to study complex geometries of floors.An experimental campaign is conducted on timber floors. Two floors (2,4 x7,2m2), in blocked or unblocked configuration, are tested in bending in their plane. Displacement transducers, inclinometers and a camera measuring system are used for monitoring the behaviour of floors at global and local levels. The experimental observations show a highly nonlinear behaviour with a significant influence of struts on the stiffness and strength. Panels failure due to bending and compression in the corners were observed. The comparison between experimental and numerical results allows validating the numerical models. These models show a significant participation of the panels-joist framing connection on the global and local mechanical behaviour of floors.The simplified model is used to conduct a sensitivity analysis of floors with hoppers. Thirteen floors configurations are analyzed to identify the most unfavourable configurations of hoppers position. Furthermore, the analytical model represents well the linear phase of floors behaviour. The numerical and experimental results obtained provide a good basis to expand the scope of the analytical model. / Tanto en las estructuras de madera como en otras técnicas de construcción, las losas juegan un importante rol en el comportamiento global de un edificio sometido a una solicitación sísmica. Además de las cargas verticales, las losas deben transmitir las cargas horizontales hacia los muros de corte (función diafragma). En esta función, la losa puede ser tratada como una viga corta puesta horizontalmente y apoyada sobre soportes semi-rígidos (muros de corte). En consecuencia, la distribución de fuerzas entre los distintos muros de corte es determinada por la relación de rigidez entre estos muros y la losa.Las losas tradicionales de madera son generalmente compuestas por un envigado (vigas transversales, canes o separadores, vigas periféricas) y una superficie construida con paneles yuxtapuestos. La conexión entre los paneles y el envigado es generalmente realizada con clavos. El dimensionamiento de estos elementos es habitualmente determinado por las cargas verticales, de esta manera las propiedades mecánicas en el plano de estas losas, son raramente controladas.El comportamiento mecánico de los diafragmas de madera ha sido poco estudiado en la literatura. Esta tesis aborda este comportamiento a partir de tres enfoques: analítico, numérico (Elementos Finitos) y experimental. El método analítico considerado se basa en las ecuaciones propuestas por los códigos de diseño sísmico norteamericanos. La modelización numérica tiene en cuenta la configuración geométrica real de las losas y los efectos no-lineares de origen material y geométrico. Dos tipos de modelos numéricos son propuestos: "detallado" y "simplificado". El modelo detallado, es construido a partir de elementos finitos de tipo vigas y planos. Este modelo es utilizado principalmente para estudiar la distribución de esfuerzos internos en las losas. El modelo simplificado, construido a partir de elementos de vigas y barras, es utilizado para conducir análisis de sensibilidad.Un estudio experimental sobre losas de madera es presentado. Dos losas (2,4 x7, 2m2) con y sin separadores son testeadas en flexión en su plano. Un sistema de instrumentación compuesto por transductores de desplazamiento, inclinómetros y videocámaras, fueron utilizados para monitorear el comportamiento global y local de las losas. Las observaciones experimentales muestran un comportamiento altamente no-lineal con una fuerte influencia de los separadores sobre la rigidez y resistencia de la estructura. Los modos de ruptura observados corresponden a la ruptura de paneles en flexión y a la compresión local debido a transmisión de esfuerzos por contacto. La comparación de resultados experimentales y numéricos permite validar los modelos propuestos. Estos modelos muestran una fuerte participación de la conexión paneles-envigado sobre el comportamiento mecánico global y local de las losas.El modelo numérico simplificado es utilizado para llevar a cabo un análisis de sensibilidad de losas con aberturas de escalera. Trece configuraciones de losas son analizadas para identificar la posición de abertura más desfavorable. Por otra parte, el modelo analítico representa correctamente el comportamiento de las losas en fase lineal. Los resultados numéricos y experimentales obtenidos proporcionan una buena base para ampliar el dominio de aplicación de este modelo analítico.

Les secousses sismiques sont des catastrophes naturelles, affectant la croûte terrestre, qui peuvent avoir des effets destructeurs majeurs dans les zones urbanisées. Même si des méthodes précises de calcul d'ouvrages en situation sismique existent, il est nécessaire de disposer de méthodes adaptées aux ingénieries mises en oeuvre. L'évolution de la réglementation parasismique (Eurocode 8 et annexes nationales) et du zonage sismique en France fait évoluer de manière significative la nécessité de prise en compte de l'action sismique dans la conception des bâtiments. Dans un calcul sismique, il est indispensable de prendre en compte des effets de la torsion qui peuvent conduire à des conséquences graves, en termes de dommages affectant les ouvrages de génie civil. Le présent travail expose une démarche incluant différents niveaux d'approches pour prendre en compte ce phénomène. Les structures particulièrement visées par ce travail sont les ossatures dites souples et plus spécifiquement les constructions en bois. Une étude paramétrique est menée avec une méthode de combinaison multidimensionnelle pour analyser l'influence de différentes configurations de contreventement sur la sensibilité de l'ouvrage aux phénomènes de torsion. Cette étape est basée sur l'adaptation pour des structures en bois, dans le contexte des Eurocodes (torsion structurale et torsion accidentelle), d'une méthode néozélandaise développée par Priestley et Paulay initialement proposée pour des bâtiments en béton armé. L'étude du comportement des bâtiments en bois en situation sismique s'inscrit dans une approche utilisant la méthode de linéarisation équivalente par coefficient de comportement. L'action sismique peut ainsi être modélisée par des forces statiques équivalentes qui sont ensuite transmises aux éléments structuraux verticaux par des diaphragmes horizontaux. Ce travail permet de définir des distributions d'efforts sismiques sur chaque contreventement avec la prise en compte de la torsion à partir d'une cartographie d'implantation des contreventements et des masses. Cette méthode originale de prise en compte de la torsion est mise en application et l'ensemble des résultats obtenus conduit à la réalisation d'une base de données conséquente sur les effets de la torsion, pour une situation sismique, dans le cas d'un dimensionnement en capacité, avec contreventements ductiles à comportement linéarisé par coefficient de comportement et diaphragmes horizontaux rigides. Après mise en application de cette méthode, une approche numérique du comportement de structures génériques est conduite afin d'illustrer les effets de différents niveaux de simplification inhérents à la méthode originale mise en place. Dans cette étape, les calculs utilisent la méthode des éléments finis en s'appuyant sur le logiciel Cast3m. Les calculs dynamiques sont réalisés sur la base de comportements linéaires ou linéarisés afin d'analyser les effets de différentes méthodes de calcul proposées par l'Eurocode 8, partie 1. Les calculs menés dans cette phase permettent notamment de valider des conditions d'application de méthodes simplifiées pour des structures en bois, et d'approcher les effets de la torsion sur ces structures avec différents degrés de précision.

Les secousses sismiques sont des catastrophes naturelles, affectant la croûte terrestre, qui peuvent avoir des effets destructeurs majeurs dans les zones urbanisées. Même si des méthodes précises de calcul d’ouvrages en situation sismique existent, il est nécessaire de disposer de méthodes adaptées aux ingénieries mises en oeuvre. L’évolution de la réglementation parasismique (Eurocode 8 et annexes nationales) et du zonage sismique en France fait évoluer de manière significative la nécessité de prise en compte de l’action sismique dans la conception des bâtiments. Dans un calcul sismique, il est indispensable de prendre en compte des effets de la torsion qui peuvent conduire à des conséquences graves, en termes de dommages affectant les ouvrages de génie civil. Le présent travail expose une démarche incluant différents niveaux d'approches pour prendre en compte ce phénomène. Les structures particulièrement visées par ce travail sont les ossatures dites souples et plus spécifiquement les constructions en bois. Une étude paramétrique est menée avec une méthode de combinaison multidimensionnelle pour analyser l'influence de différentes configurations de contreventement sur la sensibilité de l'ouvrage aux phénomènes de torsion. Cette étape est basée sur l’adaptation pour des structures en bois, dans le contexte des Eurocodes (torsion structurale et torsion accidentelle), d’une méthode néozélandaise développée par Priestley et Paulay initialement proposée pour des bâtiments en béton armé. L’étude du comportement des bâtiments en bois en situation sismique s’inscrit dans une approche utilisant la méthode de linéarisation équivalente par coefficient de comportement. L’action sismique peut ainsi être modélisée par des forces statiques équivalentes qui sont ensuite transmises aux éléments structuraux verticaux par des diaphragmes horizontaux. Ce travail permet de définir des distributions d’efforts sismiques sur chaque contreventement avec la prise en compte de la torsion à partir d’une cartographie d’implantation des contreventements et des masses. Cette méthode originale de prise en compte de la torsion est mise en application et l’ensemble des résultats obtenus conduit à la réalisation d’une base de données conséquente sur les effets de la torsion, pour une situation sismique, dans le cas d’un dimensionnement en capacité, avec contreventements ductiles à comportement linéarisé par coefficient de comportement et diaphragmes horizontaux rigides. Après mise en application de cette méthode, une approche numérique du comportement de structures génériques est conduite afin d’illustrer les effets de différents niveaux de simplification inhérents à la méthode originale mise en place. Dans cette étape, les calculs utilisent la méthode des éléments finis en s’appuyant sur le logiciel Cast3m. Les calculs dynamiques sont réalisés sur la base de comportements linéaires ou linéarisés afin d’analyser les effets de différentes méthodes de calcul proposées par l’Eurocode 8, partie 1. Les calculs menés dans cette phase permettent notamment de valider des conditions d’application de méthodes simplifiées pour des structures en bois, et d’approcher les effets de la torsion sur ces structures avec différents degrés de précision. / The earthquakes are natural disasters affecting the earth's crust, which can have major destructive effects in urban areas. We have a set of scientific, technical and conception knowledge which allow to « build earthquake-resistant », but these methods must be adapted to simple buildings. The development of earthquake-resistant regulations (Eurocode 8 and national annexes) and seismic zoning of France evolve significantly to the need for taking into account the seismic action in the building design. In seismic design, it is essential to take into account the torsion effects that can lead to serious consequences in terms of damage to civil engineering structures. This research work presents a process including different levels of approach to take into account the effect of the torsion. The structures particularly targeted by this work are the so-called soft frames and more specifically the timber buildings. After a course of bibliographic elements related to the timber structures and the structures of current buildings subjected to seismic situations, a parametric study is taken with a method for multi-dimensional combination in order to analyze the influence of different bracing configurations on the sensitivity of the structure to the torsion phenomena. This first stage is based on the adaptation for timber structures, in the context of Eurocodes (structural torsion and accidental torsion), of a New Zealand method developed by Paulay and Priestley originally proposed for reinforced concrete buildings. The study of the behavior of timber buildings in seismic situation is part of an approach using the equivalent linearization method by a behavior coefficient. So the seismic action can be modeled by equivalent static forces which are then transmitted to the vertical structural elements by horizontal diaphragms. The objective of this work is to define the distribution of seismic forces on each brace with the inclusion of torsion from cartography of bracing and masses implantation. This original method, taking into account the torsion effect, is implemented and all the results lead to the creation of a rich database, for a seismic situation, in the case of design capacity, with ductile bracing and linearized behavior through the behavior factors and rigid horizontal diaphragms. This database can be used to simplify the approach of the torsional effects of the current timber buildings. It can also be used as a reference for the analysis of the influence of the semi rigid diaphragms or the actual non-linearity of bracing. After implementation of this method, a numerical approach considering the behavior of generic structures is conducted to illustrate the effects of different levels of simplification inherent to the implemented original method. In this step, the calculations use the finite element method (software Cast3M). The dynamic analysis is made on the basis of linear or linearized behavior to evaluate the effects of different calculation methods proposed by Eurocode 8, Part 1. The calculations done in this phase allow mainly to validate the applicability of simplified methods for timber structures, and to predict the torsional effects on these structures with different degrees of precision.